CN102491259A - Mems微型原子腔、微型原子钟芯片及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种MEMS微型原子腔、微型原子钟芯片及制备方法，微型原子腔包括硅衬底和硼硅玻璃组装圆片，硼硅玻璃组装圆片上形成于其表面的玻璃微腔与硅衬底键合形成密闭玻璃原子腔，密闭玻璃原子腔中充有原子钟所必须的物质，在玻璃微腔侧面上设有光入射平面，所述光入射平面的法线方向与硼硅玻璃组装圆片的法向垂直。本发明还公开了该微型原子腔的制备方法，还公开了利用其制作微型原子钟芯片及其制备方法。它采用片上封装方法，具有体积小的优点；它可以采用圆片级封装，因而成本低；它具有光入射平面，因而信号强。

Description

MEMS微型原子腔、微型原子钟芯片及制备方法

技术领域

本发明涉及一种MEMS(微电子机械系统)芯片及其制造技术，尤其涉及一种MEMS微型原子腔、微型原子钟芯片及制备方法。

背景技术

原子钟是测量时间最精准的人造钟，精确度可以达到十亿分之一秒甚至更高。原子钟量子跃迁的特殊类型是超精细跃迁，超精细跃迁涉及原子核磁场和核外电子磁场的相互作用。原子钟发展的主要方向有两个方面：高精度和微型化。目前，世界上最精准的原子钟在美国科罗拉多，其体积有一辆小汽车那么大。GPS和通信卫星等对于原子钟有迫切的需求，因此如何减小体积和重量，同时降低其功耗，并具有较高的准确度和稳定度，是目前的主要技术挑战。

在微型原子钟的设计中，原子腔体积需要大大缩小，因此将会导致有效信号减弱，从而影响探测的精度、灵敏度和可靠性。信号的强度将大大影响原子钟芯片的灵敏度、耐久性等，因此，在微型原子钟设计过程中，如何尽量增大信号强度，至关重要。光透过凹透镜的壁面进入玻璃微腔，散射较大，入射光与腔内原子作用的信号强度将会大大削弱。因此，需要在原子腔上形成一个能够光平行入射的平面。如何能够采用低成本的方法制备具有平行光入射的玻璃微腔，是目前的一大难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、高性能、体积小的MEMS微型原子腔、微型原子钟芯片及制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种MEMS微型原子腔，包括在硅衬底上刻蚀形成平面成型槽和原子槽，平面成型槽与原子槽相邻且具有相等的口径，在所述平面成型槽内放置氢化钛粉末，在原子槽内放入放置原子钟所必须的物质和氢化钛，再将上述硅衬底与硼硅玻璃组装圆片在氮气气氛和室温下进行预键合：将两片圆片叠放并施加压力使得两圆片紧密的贴合在一起，然后再进行阳极键合，形成密封腔体；在空气中加热至820℃~900℃使硼硅玻璃组装圆片软化，保温15~25min，氢化钛放出气体与腔内膨胀的氮气使对应于平面成型槽和原子槽的玻璃分别形成平面成型玻璃微腔和原子腔并相互挤压，从而在平面成型玻璃微腔和原子腔之间形成光入射平面，冷却，去除平面成型玻璃微腔，得到带有光入射平面的微型原子腔。

所述微型原子腔所必需的物质为铷或铯。

所述微型原子腔在冷却后，要将平面成型玻璃微腔去掉。

所述的微型原子腔可以在平面成型玻璃微腔对应的硅衬底的背面打孔，并在平面成型玻璃微腔中填充入纯水。

一种微型原子钟芯片，包括激光发生器、滤波器、四分之一波片、激光探测器和所述的具有光入射平面的MEMS微型原子腔，激光发生器、滤波器、四分之一波片和激光探测器均组装于硼硅玻璃组装圆片上，它们的中心与玻璃微腔的中心位于同一根光轴上，激光发生器位于密闭玻璃原子腔设有光入射平面的一侧，在激光发生器与光入射平面之间还依次设有滤波器和四分之一波片，激光发生器发出的激光经过滤波器、四分之一波片，通过光入射平面进入密闭玻璃原子腔，再出射后，被激光探测器探测到，玻璃微腔周围还设有加热器，上述加热器、激光发生器和激光探测器均设有与外界连接的引脚。

一种所述微型原子钟芯片的制备方法，包括以下步骤：

第一步，采用所述方法制备具有光入射平面的MEMS微型原子腔；

第二步，在所述玻璃微腔周围的硼硅玻璃组装圆片上制备加热器，所述的加热器是金属电阻丝；

第三步，将激光发生器，激光探测器，滤波器和四分之一波片分别组装到硼硅玻璃组装圆片相应的位置上并与密闭玻璃原子腔位于同一条光轴上，激光发生器发出的激光经过滤波器、四分之一波片和密闭玻璃原子腔后能够被激光探测器所探测到；

第四步，制备加热器、激光发生器和激光探测器的引脚，并分别与电源及处理电路相连接。

所述硼硅玻璃为pyrex7740玻璃，所述的键合为阳极键合，工艺条件为：温度400°C，电压600V。硅圆片上微槽阵列的刻蚀方法为湿法腐蚀工艺、反应离子刻蚀或者深反应离子刻蚀中的一种。所述硅片模具的表面为抛光表面。

本发明获得如下效果：

1.      本发明利用平面成型玻璃微腔和相同尺寸的原子腔在热成型过程中的相互挤压，从而在相邻的界面上形成光入射平面，供激光平行入射(在去掉平面玻璃微腔后裸露出光入射平面)，进入密闭玻璃原子腔的过程中很少被散射，因而能够充分地与密闭玻璃原子腔内部的铷或者铯等物质进行相互作用，能够得到较高的信号强度，因此提高了芯片的可靠性和灵敏度。本发明利用了气泡之间相互挤压形成的平面，形成的光学通道为自然成型，不需要额外的模具，因此具有方法简单，成本低的特点。

2.      本发明还通过在平面成形玻璃微腔中加入纯水的方法，使得平面玻璃微腔成为凸透镜，使激光发生器产生的激光先进行汇聚，再入射到原子腔中，将会进一步增强光信号与铷、铯等原子的作用。方法较为简单，采用凸透镜代替了光入射平面的作用，同样可以充分利用激光，使其能够与铷、铯原子进行充分的相互作用。

3.      本发明利用了在平面玻璃上成型的球形玻璃微腔高出玻璃平面的结构特点，将原子钟的所需的所有光学部件组装在玻璃平面上，从而使得激光发生器产生的激光能够在依次通过滤波器和四分之一波片，再通过玻璃微腔后进入激光探测器中，结构更为简单，体积更小，实现了圆片级制作。通过调整激光发生器的频率使其与原子腔内原子的超精细跃迁频率相匹配，并被激光探测器探测到，激光探测器将得到的信号反馈给激光发生器使其调整频率以接近超精细跃迁频率。本发明将所有部件组装在平面玻璃上，充分利用了玻璃微腔的结构优势，避免了现有技术中间需要进行多层堆叠组装而体积较大而且密封性不好的缺点(多层堆叠的原子腔往往是三明治结构，需要两次键合，因此密封性较差；反射激光型原子钟也采用多层组装的方法，其体积较大，而且由于反射面制作困难，探测的效果并不理想)，适合圆片级制作。此外，在平面上组装上述组件，可以充分利用MEMS(微机电)光刻技术，使得光路更容易对准，提高检测精度。通过本发明，可以实现封装级微型原子钟芯片的制作。

4.      本发明通过在成型球形玻璃微腔所需的硅槽内预放置生成原子钟所必需的工作气体的反应物，在形成球形玻璃微腔的同时，在原子腔内生成原子钟所必需的原子气体(工作气体)，球形玻璃微腔成型、密封气体一步完成，具有密封性好的特点。而现有技术往往需要在硅上打孔，放置铷，并充入必要的缓冲气体，然后再进行二次键合密封，因此密封性较差，容易造成泄漏。

5.      加热器设置于玻璃微腔周围，使得玻璃微腔能够被有效的加热，避免过多的热损耗，因此降低了功耗。将加热器采用金属电阻丝，例如采用金覆盖的铜丝，设置于球形玻璃微腔上，使得玻璃热成型时同时形成加热器。

6.      本发明提供一种新型芯片级微型原子钟加工技术，由于组成原子钟的关键组件球形蒸汽腔的形状和尺寸可调，因此可望进一步减小原子钟的体积，从而降低功耗。因而该技术可实现高密度集成加工，此外该技术还具有密封微腔制作过程简单、封装应力较小、密封性较好、球形玻璃微腔本身具有很好的光信号通道的优点。

7.      本法制备的玻璃微腔的尺寸从几十微米至几千微米的尺度范围内可控，可同时制备尺寸一致或者不同形状微腔，具有低成本的优势；本发明制备的玻璃微腔所用的材料为Pyrex7740玻璃，具有与硅相匹配的热膨胀系数，用该密闭腔体封装引入的应力较小，气体不容易泄露，具有更高的可靠性。

8.      本发明制备的玻璃微腔可通过密封性能较好的阳极键合工艺与衬底硅片进行键合，适合于真空(或气密性)封装；本发明制备的球形玻璃微腔有较多的光学窗口；本发明制备的原子钟原子腔的球形结构减小了原子自身所产生的磁场效应，避免其对超精细跃迁效应的影响，提高了检测精度，降低了功耗。本发明制备的球形原子钟蒸汽腔防止了原子被限制在腔的角落处，因此能够获得更多的跃迁原子信息，大大提高检测精度。

9.      本发明中缓冲气体和铷或者铯原子是在玻璃微腔制备过程中加入的，只用了一次阳极键合，工艺过程简单，降低生产成本；本发明中整个系统采用在硼硅玻璃圆片上进行组装，因此减小了原子钟的体积。

10. 本发明中制作的玻璃微腔采用湿法腐蚀或干法刻蚀，不需要刻蚀较大的深度，这样降低了制备时间，降低了成本。本发明中刻有微槽的硅片与玻璃的阳极键合具有很高的强度，密闭性好的特点，在加热过程中不易发生泄漏而导致成型失败。在温度400℃，电压直流600V的键合条件下，阳极键合能够达到更好的密封效果。

11. 本发明中采用的退火工艺可以有效的消除Pyrex7740玻璃承受高温正压成型过程中形成的应力，从而使其强度韧性更高。退火温度为550℃～570℃范围内，保温时间为30min，然后缓慢冷却到室温。在该条件下退火，既能有效退去应力，还能够使得微腔的形状基本无改变，而退火温度过高易导致微腔形状发生变化不利于后道的封装，而过低的退火温度则无法有效去除玻璃内部应力。

12. 采用一次成型大于半球的玻璃微腔作为存储工作物质铷、铯等，其独特的优点在于，相对于小于半球的玻璃微腔，大于半球的结构特点，使其内部的原子能够与激光具有充分的相互作用，得到的信号更强，因而提高原子钟的灵敏度。

在MEMS制造技术领域，使用MEMS微加工技术可以在硅片上紧密加工出圆形微槽，然后使用Pyrex7740玻璃（一种含有碱性离子的玻璃，Pyrex是Corning公司的产品品牌）在真空条件下与刻有微槽（槽内放置热释气剂）的硅片进行键合实现密封，加热熔融制备玻璃，由于微腔内释放出气体，所以玻璃被向腔外吹起，这样就可以制备透光率很好的玻璃球腔结构。玻璃作为无机材料，对可见光有很高的通过率，热稳定性很好，不易老化失效，防潮性能优异。

附图说明

图1  原子钟整体设计的侧面示意图。

图2  原子钟整体设计的俯视示意图。

图3  为刻蚀有图案的硅圆片截面示意图。

图4  为刻蚀有图案的硅圆片与Pyrex7740玻璃圆片键合后的圆片截面示意图。

图5  为硅圆片与玻璃圆片键合片加热成型后的截面示意图。

图6  为去除平面微型玻璃微腔后带有光入射平面的原子微腔截面示意图。

图7  为硅圆片与玻璃圆片键合片加热成型后玻璃微腔填充满纯水的截面示意图。

图8  为平面微型玻璃微腔填充满纯水的原子钟整体设计的截面示意图。

图9  为平面微型玻璃微腔填充满纯水的原子钟整体设计的俯视示意图。

具体实施方式

实施例1 

一种MEMS微型原子腔的制备方法，包括如下步骤：在硅衬底上刻蚀形成平面成型槽和原子槽，平面成型槽与原子槽相邻且具有相等的口径，在所述平面成型槽内放置氢化钛粉末，在原子槽内放入放置原子钟所必须的物质和氢化钛，再将上述硅衬底与硼硅玻璃组装圆片在氮气气氛和室温下进行预键合：将两片圆片叠放并施加压力使得两圆片紧密的贴合在一起，然后再进行阳极键合，形成密封腔体；在空气中加热至820℃~900℃使硼硅玻璃组装圆片软化，保温15~25min，氢化钛放出气体与腔内膨胀的氮气使对应于平面成型槽和原子槽的玻璃分别形成平面成型玻璃微腔和原子腔并相互挤压，从而在平面成型玻璃微腔和原子腔之间形成光入射平面，冷却，去除平面成型玻璃微腔，得到带有光入射平面的微型原子腔。

所述MEMS微型原子腔，包括硅衬底和硼硅玻璃组装圆片(采用Pyrex7740玻璃)，两片均为4英寸圆片，硼硅玻璃组装圆片上形成于其表面的玻璃微腔与硅衬底键合形成密闭玻璃原子腔，密闭玻璃原子腔中充有原子钟所必须的物质，譬如铷或者铯。 

实施例2

一种MEMS微型原子腔的制备方法，包括如下步骤：在硅衬底上刻蚀形成微槽阵列，微槽的尺寸在100微米-1厘米，在所述微槽阵列内放置原子钟所必须的物质和氢化钛，均采用300目以上的粉末，例如500目，再将上述刻有微槽的硅衬底与硼硅玻璃组装圆片在氮气气氛和室温(譬如25摄氏度)下进行预键合：将两片圆片叠放并施加压力使得两圆片紧密的贴合在一起，接触压力可以为1MPa-5MPa，从而使得氮气和微槽内含有的原子中所必须的物质不会在后面的阳极键合过程中泄漏出来，然后再进行阳极键合，氮气的压力可以为一个大气压，也可以根据成型的需要和缓冲气氛压力的需要进行计算来设定，譬如为2个大气压，阳极键合的条件为：温度为400摄氏度，电压为600伏特，使硼硅玻璃组装圆片与上述刻蚀有所述微槽阵列形成密封腔体；将上述键合好的圆片的硼硅玻璃组装圆片在空气中加热至820℃~900℃，例如850摄氏度，保温10~20min，例如15分钟，氢化钛放出气体与腔内膨胀的氮气一起使得软化后的玻璃成型形成玻璃微腔从而得到内部含有原子钟所必须物质的密闭玻璃原子腔，同时，平面成型槽和原子槽的玻璃分别形成平面成型玻璃微腔和原子腔并相互挤压，从而在平面成型玻璃微腔和原子腔之间形成光入射平面，冷却，去除玻璃微腔，得到带有光入射平面得微型原子腔。

所述原子钟所必需的物质为铷或铯。

实施例3

一种微型原子钟芯片，包括激光发生器、滤波器、四分之一波片、激光探测器和所述的具MEMS微型原子腔，激光发生器、滤波器、四分之一波片激光探测器均组装于硼硅玻璃组装圆片上，它们的中心与玻璃微腔的中心位于同一根光轴上，激光发生器位于密闭玻璃原子腔设有光入射平面的一侧，在激光发生器与光入射平面之间还依次设有滤波器和四分之一波片，激光发生器发出的激光经过滤波器、四分之一波片，通过光入射平面进入密闭玻璃原子腔，再出射后，被激光探测器探测到，玻璃微腔周围还设有加热器，上述加热器、激光发生器和激光探测器均设有与外界连接的引脚。

实施例4

一种实施例3所述微型原子钟芯片的制备方法，包括以下步骤：

第一步，采用所述方法制备具MEMS微型原子腔；

第二步，在所述玻璃微腔周围的硼硅玻璃组装圆片上制备加热器，所述的加热器是金属电阻丝，如覆盖有50纳米厚度金的2微米厚的镍铁导线；

第三步，将激光发生器，激光探测器，滤波器和四分之一波片分别组装到硼硅玻璃组装圆片相应的位置上并与密闭玻璃原子腔位于同一条光轴上，激光发生器发出的激光经过滤波器、四分之一波片和密闭玻璃原子腔后能够被激光探测器所探测到；

第四步，制备加热器、激光发生器和激光探测器的引脚，并分别与电源及处理电路相连接。

上述技术方案中所提到的滤波器的主要作用是将VCSEL(激光发生器)发射出的相干光中的噪声畸变和污染过滤掉，提取原始信号所携带的信息。

上述技术方案中所提到的四分之一波片的主要作用是将VCSEL发射出的相干光转变为圆偏振光。

上述技术方案中所提到的加热器的主要作用是给密闭的原子钟腔提供恒定的温度，保证原子腔内的碱金属保持在汽化状态，使得原子腔内的原子处于特定的状态，并保持稳定，原子钟的原理是相干布局囚禁原理(CPT)。

上述步骤为了制备原子钟核心芯片部分，在制备原子钟成品时，还需要将上述封装级的芯片与原子钟的其它部件，通过引线键合等方式进行互联，并按照现有公开文献的方案，与高频磁场等整合在一起；有时还需要对其进行真空封装，以将原子钟芯片进行热隔离，从而使其消耗的功率更小。

实施实例5

一种MEMS微型原子腔的制备方法，在平面成型玻璃微腔对应的硅衬底的背面打孔，并在平面成型玻璃微腔中填充满纯水，用硅胶将硅衬底背面的通孔胶封。

所述硅衬底背面打孔的技术为：利用25%的TMAH溶液湿法腐蚀方法，在硅衬底的背面相应于玻璃微腔的地方刻蚀形成特定图案，并且刻蚀为通孔。

上述步骤使得平面玻璃微腔成为凸透镜，使激光发生器产生的激光先进行汇聚，再入射到原子腔中，将会进一步增强光信号与铷、铯等原子的作用。方法较为简单，采用凸透镜代替了光入射平面的作用，同样可以充分利用激光，使其能够与铷、铯原子进行充分的相互作用。

实施例6   圆片级玻璃微腔的制造方法

一种圆片级玻璃微腔的制造方法，包括以下步骤：

第一步，利用Si微加工工艺在Si圆片(例如4英寸圆片)上刻蚀形成特定图案，所述Si圆片上图案结构的微加工工艺为湿法腐蚀工艺、或者干法感应耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺、反应离子刻蚀或者深反应离子刻蚀中的一种，该图案可以是方形或圆形槽阵列，也可以是多个不同的图形，(实际上三维上看，刻特定图案是在硅片上刻槽，二维上是图案)，

第二步，将上述Si圆片的微槽内放置一定量的热释气剂(可以为氢化钛、碳酸钙等)，譬如质量为0.1mg，0.5mg，1mg，1.5mg，2mg，再与Pyrex7740玻璃圆片(一种硼硅玻璃的品牌，美国康宁-corning公司生产，市场可购得，通常已经经过抛光，其尺寸与Si圆片相同)在真空条件下进行键合，使Pyrex7740玻璃上的上述特定图案形成密封腔体，键合表面在键合前应该保持高度清洁和极小的表面粗糙度。

第三步，将上述键合好的圆片在一个大气压下加热至740℃~890℃，在该温度下保温3~8min，例如温度可以选取为750℃,770℃,780℃,790℃,820℃，830℃，840℃，845℃，850℃，855℃，860℃，870℃，880℃，890℃，保温3~8min，时间可以选取为：3.2min，3.5min，3.8min，4min，4.2min，4.4min，4.8min，6min，7min，7.5min，腔内外压力差使软化后的玻璃向密封腔体外吹起形成球腔，从而形成与上述微腔图案结构相应的微腔结构，冷却到较低的温度，如20-25℃，例如为22℃，将上述圆片在常压下退火消除应力，该常压是指一个大气压。

上述技术方案中，所述的Si圆片与Pyrex7740玻璃表面键合工艺为阳极键合，典型工艺条件为：温度400℃，电压：600V。第三步中所述热退火的工艺条件为：退火温度范围在550℃~570℃中，退火温度可以选取为550℃，555℃，560℃，565℃，退火保温时间为30min，然后缓慢风冷至常温(例如25℃)。

本发明的优选方案如下：上述技术方案中，所述硅圆片上图案结构的微加工工艺可以为湿法腐蚀工艺。所述Si圆片的硅圆片上刻槽的方法可以是用反应离子刻蚀或者深反应离子刻蚀中的一种。所述的硅圆片与Pyrex7740玻璃表面键合工艺为阳极键合，工艺条件为：温度400℃，电压：600V。第三步中所述热退火的工艺条件为：退火温度范围在550℃~570℃中，退火保温时间为30min，然后缓慢风冷至常温。第一步中刻蚀的图案为大于1：1的深宽比的图案。

实施例7  圆片级玻璃微腔的制造方法

一种圆片级玻璃透镜微腔的制造方法，包括以下步骤： 

第一步，利用25%的TMAH溶液湿法腐蚀方法，在4英寸Si圆片上刻蚀形成特定图案(实际上三维上看，是在硅片上刻槽，二维上是图案)，该图案是方形槽阵列，硅片经过抛光，

第二步，将上述Si圆片的微槽内放置一定量的热释气剂，再与相同尺寸的(4英寸)Pyrex7740玻璃圆片(一种硼硅玻璃的品牌，美国康宁-corning公司生产，市场可购得，已经经过抛光)在真空条件下进行键合，键合在EVG-501阳极键合机上进行，使Pyrex7740玻璃上的上述特定图案形成密封腔体，保持高度清洁和极小的表面粗糙度，以满足常规阳极键合的要求，

第三步，将上述键合好的圆片在一个大气压下加热至850℃，在该温度下保温15min，腔内外压力差使软化后的玻璃向密封腔体外吹起形成球腔，从而形成与上述微腔图案结构相应的微腔结构，冷却到常温25℃，将上述圆片在一个大气压下退火消除应力，上述技术方案中，所述的Si原片与Pyrex7740玻璃表面键合工艺为阳极键合，工艺条件为：温度400℃，电压：600V。第三步中所述热退火的工艺条件为：退火温度范围在550℃~570℃中，退火温度可以选取为560℃，退火保温时间为30min，然后缓慢风冷至常温25℃。

熔融态玻璃具有很低的粗糙度，通常可达到1纳米以下，因此玻璃具有良好的透光性能。

Claims (7)

1.一种MEMS微型原子腔的制备方法，其特征在于包括如下步骤：在硅衬底(32)上刻蚀形成平面成型槽（13）和原子槽（13），平面成型槽与原子槽相邻且具有相等的口径，在所述平面成型槽内放置氢化钛粉末（11），在原子槽内放入放置原子钟所必须的物质和氢化钛的混合粉末（12），再将上述硅衬底(32)与硼硅玻璃组装圆片(4)在氮气气氛和室温下进行预键合：将两片圆片叠放并施加压力使得两圆片紧密的贴合在一起，然后再进行阳极键合，形成密封腔体；在空气中加热至820℃~900℃使硼硅玻璃组装圆片软化，保温15~25min，氢化钛放出气体与腔内膨胀的氮气使对应于平面成型槽和原子槽的玻璃分别形成平面成型玻璃微腔(31)和原子腔（34）并相互挤压，从而在平面成型玻璃微腔(31)和原子腔(34)之间形成光入射平面，冷却，去除平面成型玻璃微腔(31)，得到带有光入射平面(312)的微型原子腔。

2.根据权利要求1所述的MEMS微型原子腔的制备方法，其特征在于原子钟所必需的物质为铷或铯。

3.根据权利要求1所述的MEMS微型原子腔的制备方法，其特征在于在冷却后，将平面成型玻璃微腔(31)去掉。

4.根据权利要求1所述的MEMS微型原子腔的制备方法，其特征在于在平面成型玻璃微腔(31)对应的硅衬底的背面打孔（14），并在平面成型玻璃微腔(31)中填充满纯水（15）。

5.一种微型原子钟芯片，其特征在于包括激光发生器(1)、滤波器(5)、四分之一波片(6)、激光探测器(2)和权利要求1所述的具有光入射平面的MEMS微型原子腔，其特征在于，激光发生器(1)、滤波器(5)、四分之一波片(6)激光探测器(2)均组装于硼硅玻璃组装圆片(4)上，它们的中心与玻璃微腔(31)的中心位于同一根光轴上，激光发生器(1)位于密闭玻璃原子腔(3)设有光入射平面(312)的一侧，在激光发生器与光入射平面之间还依次设有滤波器(5)和四分之一波片(6)，激光发生器(1)发出的激光经过滤波器(5)、四分之一波片(6)，通过光入射平面(312)进入密闭玻璃原子腔(3)，再出射后，被激光探测器(2)探测到，玻璃微腔(31)周围还设有加热器(33)，上述加热器(33)、激光发生器和激光探测器均设有与外界连接的引脚。

6.一种微型原子钟芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，采用权利要求2所述方法制备具MEMS微型原子腔；

第二步，在所述玻璃微腔(31)周围的硼硅玻璃组装圆片（4）上制备加热器(33)；

第三步，将激光发生器（1），激光探测器（2），滤波器（5）和四分之一波片（6）分别组装到硼硅玻璃组装圆片（4）相应的位置上并与密闭玻璃原子腔(3)位于同一条光轴上，激光发生器(1)发出的激光经过滤波器(5)、四分之一波片(6)和密闭玻璃原子腔(3)后能够被激光探测器(2)所探测到；

第四步，制备加热器(33)、激光发生器（1）和激光探测器（2）的引脚，并分别与电源及处理电路相连接。

7.根据权利要求5所述的微型原子钟芯片的制备方法，其特征在于，第二步所述的加热器是金属电阻丝。

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